粉磨节能范文

粉磨节能范文（精选8篇）

粉磨节能 第1篇

1 原料易磨性及其国内分布

自上世纪50年代初邦德 (F.C.Bond) 建立易磨性的概念以来, 日本和欧美各国相继制定试验标准, 将易磨性Wi (kWh/t) 用于磨机产量、电耗、研磨体球径计算及其工艺设备选型等生产过程。我国于1986年颁布实施国家标准GB9964, 后几经修订, 发展到现在的GB/T26567 (邦德法) , 应用日趋普遍。1998年和2009年, 随着“煤的哈氏可磨性 (哈德格罗夫法) 试验方法GB/T2565”和“冶炼渣易磨性试验方法YB/T 4186”相继实施, 我国对于水泥原料、燃料的易磨性评价体系更加完善。合肥院采用上述方法实测的各种原料易磨性分布见表1。

注:煤采用GB/T2565哈氏可磨性方法试验, 无量纲, 系数值越大越好磨。

由表1可见, 水泥生料、熟料和煤粉制备各粉磨系统的原料易磨性分布极宽, 粉磨电耗大多相差2～3倍, 煤的差距几乎近5倍之多。假设按极差计算两个相同粉磨系统的产量或电耗, 显然不具有可比性, 其中的直接原因即在于原料特性不同。但如果从改善易磨性入手, 配套合理的粉磨工艺设备及其生产过程控制, 则可以减小对其生产的影响, 大幅度缩小两者的差距。因此, 对粉磨系统而言, 入磨原料的易磨性应列为生产第一手资料加以研究。正可谓“兵马未动粮草先行”。

2 易磨性的影响因素及其改善措施

2.1 矿山原料及其配料

石灰石所占生料配比一般在70%以上, 对生料易磨性起主导作用。实测石灰石易磨性Wi大多分布在10～17 kWh/t之间, 平均值约为12kWh/t, <10kWh/t的石灰石出现频率不多, >18kWh/t的也仅属个例, 说明国内石灰石矿趋于易磨和特别难磨的较少。石灰石以及砂岩、矾土、铁矿石等矿山原料的易磨性都与其矿床的地质成因所决定的理化构造、晶体状态和结晶程度等有关, 而且也有一定的区域分布特征。比较明显的区别是, 粘土质矿的易磨性明显优于结晶质, 如粉砂岩Wi仅为12 kWh/t左右, 而高硅质砂岩Wi则高达27kWh/t;石灰石从外观鉴别, 色泽较深、断面结构致密的, Wi普遍偏于高值。

深入分析发现, 生料易磨性Wi与所含游离硅 (fSiO2) 和燧石含量成正比。通常石灰石的fSiO2含量较少而主要来自砂岩, 即使砂岩配比很低, 也可能增大生料的粉磨电耗。表2对某厂周边3种不同的砂岩矿分别与相同石灰石、粘土、钢渣等配料进行的易磨性实测, 配比同为3.3%的砂岩仅改变其矿源, 生料粉磨电耗即随fSiO2含量增大而增加近一度电;石灰石的影响因素主要是燧石含量, 对某地两处石灰石矿山采样实测, 其燧石含量3.5%、7.9%对应的易磨性Wi分别为9.9 kWh/t和11.5 kWh/t。可见原料中的难磨组分越多, 配比量越大, 生料就愈难粉磨。

其关系式为:

式中:B混合料生料的易磨性Wi, kWh/t;

B1、B2Bn该原料的配比百分数;

b1、b2bn该原料的易磨性Wi, kWh/t。

即:混合料的易磨性Wi等于每种配入原料的配比百分数乘以它本身Wi值的加权之和。验证表明, 水泥熟料配料、混合煤 (用哈氏系数计算) 都符合这个关系式。在满足各率值的前提下, 生料易磨性的理想状态是混合料Wi石灰石Wi, 以前多采用粘土配制生料, 由于其Bb的权重较小, 很容易达到这种理想状态。现在改以页岩、矾土、砂岩或其他废渣代替, 使生料Wi值相对增大。换言之, 即使所配原料的难磨程度高但配比百分数小, 其影响作用也会减弱。因此可以说, 如果矿山原料的粉磨特性由先天形成而难于改变, 那么人工合成的水泥生料、熟料则完全可通过合理选择调配原料及配比来寻求易磨性的改善, 对降低粉磨电耗具有事半功倍的效果。

2.2 水泥熟料

综合国内外实验分析, 水泥熟料易磨性的影响因素可归结于热工形成过程和生产控制过程两个方面。

热工形成过程指熟料的物理化学组成及其率值和液相含量, 均与煅烧窑型、烧成质量、冷却方式有关。国外用不同试验将水泥几种主要矿物的粉磨特性排序为:C3S>C3A>C4AF>C2S, 一致认为C2S最难磨。中联水泥集团和泰山中联的试验排序与国外相同, 认为熟料生成的液相过多或不均匀、矿物分解过程形成的蠕虫状结构, 是影响易磨性的两个主要原因, 其他一些组分如MgO、K2O、Na2O虽然不直接影响易磨性, 但会促进液相不均匀[1]。

笔者早期曾按窑型、冷却方式和储存时间等进行归类对比试验, 得出热工制度与其易磨性的关联[2]。以前的立窑、中空窑、立波尔窑等窑型煅烧的熟料Wi大多居于18～23 kWh/t以上的难磨状态, 其次是传统干法和湿法旋窑熟料, Wi值也很高且分布比较分散, 约为17～21 kWh/t之间, 湿法熟料最高达到25 kWh/t。现在的新型干法水泥熟料普遍只有15～17kWh/t, 即使配入25%左右的某些难磨混合材, Wi最高也只在17～19 kWh/t左右, 表明先进的热工工艺给粉磨节能奠定了良好的基础;从冷却方式和贮存时间对比, 篦冷机冷却的熟料Wi要比自然冷却降低19%;贮存7天较之贮存40天的熟料低10%, 而贮存8个月较之贮存40天也低6%。说明急冷熟料易磨性Wi优于慢冷且随贮存时间延长呈抛物线变化。

生产控制过程对易磨性的影响, 除通常熟知的原料配料、混合材水分、入磨粒度和粉磨细度等之外, 粉磨工艺的配置更显得重要。对此进行的试验对比结果见表3。

由表3看出, 水泥的配料如同生料配料一样存在很大的可控性, 如表中矿渣6%～15%的配料, Wi仅上升5.7%～7.4%, 而钢渣、矿渣各占32%的配料Wi则陡升44.3%, 相当于粉磨电耗增大近一倍。可见水泥粉磨系统的原料远比生料难磨且产品控制更细, 因此, 合理调配混合材品种及其配比显得更为重要。

表3用常规破碎和挤压破碎对比方法, 从易磨性角度证明先进粉磨原理对增产节能的显著贡献作用。现代生产普遍采用的立磨、辊压机, 其高压料层粉碎的机械作用力对原料颗粒结构的破坏比常规破碎大得多, 因此不仅破碎粒径小, 粒度均齐, 而且有助于颗粒内部生成更多的微裂缝, 使其变得疏松易磨。表中挤压后的原料粉磨电耗均比常规破碎小2～8kWh/t, 降低幅度在13.8%～45.9%之间。实际生产中的节电效果视原料和挤压工艺不同也大致居于这个范围。

注:挤压前为常规破碎至要求粒度试验, 挤压后为实际挤压粒度试验。

表4针对不同挤压工艺进行的易磨性对比试验, 得出挤压系统的节电能力与原料特性和工艺特性2个因素有关。就原料特性分析, 当其结构疏散、质地松软, 挤压过程则容易产生颗粒的破坏而生成更多的细颗粒和微裂缝, 也即粉磨更容易, 节电更显著, 表中生料的节电能力都因此居于34%以上甚至64.4%的最好水平。而结构致密、质地坚硬的铜矿石、铁矿石、矾土矿等原料耐压力较强, 挤压使其产生的变化多以减小颗粒外形尺寸为主, 对颗粒内部结构的破坏较弱而限制了裂缝的生成, 故而节电能力减弱, 仅为18.2%～22.8%;从挤压工艺分析, 循环挤压的粉磨节能高于一次挤压。目前广泛运用的几种挤压工艺的基本区别是, 辊压机与打散分级机或选粉机构成挤压回路的半终粉磨、联合粉磨等挤压系统, 挤压粒度都控制为<3mm, 大于这个粒径的颗粒被返回再次挤压, 因而挤压充分, 粒度均齐, 颗粒微裂缝的生成和扩展效果好, 故Wi值降低率都达24.9%～45.9%, Φ3.2～4.2m磨机的增产能力可达60%～80%甚至更高;而早期的预粉磨是一次完成挤压, 由于边缘效应或侧挡板磨损所致的大颗粒溢出, 难免存在漏压或挤压欠佳的现象, 使其入磨粒度的均齐性变差, 后续粉磨相对困难, 故Wi降低率仅为13.8%～22.8%, 实际增产能力只有20%～30%左右。表4的试验结果总体上反映出这一生产规律。

实际生产中, 由于各厂粉磨工艺、原料配料以及运行水平等个体条件不同, 粉磨效率必然存在差异, 检验粉磨系统运行合理性的比较直观的方法, 可在实测易磨性Wi前提下, 引入下述关系式来进行计算评价。其中球磨机系统的计算方法由日本标准 (JISM4002-2000) 提出。

水泥和生料球磨机系统:

水泥高细筛分磨 (小段磨) 系统:

生料立磨、水泥挤压联合粉磨系统: (k为功率系数, 约为0.85～1.0)

式中:Q粉磨系统实际产量, t/h;

N磨机装机功率, kW;

P80产品80%通过的粒径, μm;

F80入磨80%通过的粒径, μm;

C1～C5有关磨机直径、粉磨工艺 (干法、开流/闭路) 、产品细度的修正系数。

即:当实际产量大于或等于计算产量时, 说明系统配置合理、生产控制得当。反之, 则说明系统存在缺陷或者说还有增产节能的潜力有待挖掘。

比较上述各式, 还可看出不同工艺系统的实际电耗与易磨性Wi之间的基本关系, 即:普通开流磨系统为 (1.6～1.75) Wi, 普通闭路磨系统为 (1.25～1.35) Wi;采用小段研磨体的高细开流磨为 (1.25～1.35) Wi, 也就是说, 可比条件下小段开流磨与普通闭路磨的效果相当;而生料立磨和水泥挤压联合粉磨系统的电耗只约等于甚至小于Wi, 本文用 (0.85～1.0) Wi表示。以HRM4800立磨和HFCG160辊压机+Φ4.215m水泥磨联合粉磨系统为例, 实测某厂生料易磨性Wi=15.21kWh/t, 立磨实际产量450t/h、单产粉磨电耗13.53 kWh/t, 其实际电耗为0.89Wi;实测某厂辊压机系统水泥配料Wi=14.73kWh/t, 装机功率N=3250kW的磨机实际产量220t/h, 折算磨机单产电耗为14.77 kWh/t, 此时的实际电耗即等于Wi。挤压终粉磨的节电优势更显著, 实测某厂生料Wi=10.14kWh/t, 装机功率为2900kW的HFCG160-120辊压机生料终粉磨系统台时产量231.3t/h, 从库底配料、辊压机粉磨到成品输送入库标定的综合电耗为10.64kWh/t[3], 此时的Wi甚至囊括整段工序电耗, 而辊压机主机电耗仅只相当于0.77Wi。上述各式反映出不同粉磨系统的电耗差距, 生产中可引入易磨性实测进一步验证和完善。

2.3 煤的哈氏可磨性

按国标GB/T2565试验, 煤的哈氏可磨性系数Hg呈30～142的极宽分布, 系数愈小愈难粉磨, 可见相同的煤磨系统, 仅仅因其粉磨特性不同即可能产生粉磨效率的数倍之差。按煤的品种划分, 烟煤较易粉磨, Hg普遍在70以上;无烟煤相对难磨, Hg为45～70之间;褐煤则只有30～45, 属极难粉磨范畴。这是在同样粉磨细度下的易磨性差距。生产中出于满足热工煅烧的需要, 往往对无烟煤、褐煤要求磨得更细, 比如挥发份较高的烟煤只需磨细到80μm筛余8%～10%, 而无烟煤却要达到筛余1%～3%。小磨试验表明, 同一煤当粉磨细度由筛余3%减小到1%时, 产量即降低25%左右, 这就使难磨煤种的效率差距更大。

针对无烟煤、褐煤的难磨特性加之高细要求, 许多厂采用混合粉磨、搭配使用的方法对降低粉磨电耗有利, 立式煤磨的增产节电作用更大。例如:与日产2500t熟料生产线煤粉制备系统配套的HRM1900立磨, 在Hg为45、入磨水分10%、煤粉细度筛余2.7%的条件下, 系统产量21.1t/h、系统电耗30.9 kWh/t, 立磨主机电耗仅14.2 kWh/t。针对传统的风扫煤磨, 合肥院也提出一种实用新型专利技术, 认为:煤在高细粉磨条件下的主要矛盾, 已不再是烘干能力不足而是粉磨能力欠缺, 因为传统风扫磨的烘干仓要占到磨机总长度的1/3, 因而粉磨仓显得过短使其很难发挥高细高产能力。对此的改进方法是, 取消烘干仓, 将其全部改为粉磨仓, 并根据细度要求来设置粗磨和细磨两个仓的长度。而烘干则利用磨机和选粉机循环负荷大的特点, 完全通过回料循环来降低水分, 从而实现粉磨烘干新平衡[4]。应用表明, Φ39m煤磨粉磨无烟煤的产量达24 t/h, 煤粉出磨细度筛余和水分都<1%, 磨机主机单位产品电耗仅为23.7 kWh/t。可见针对煤的难磨特性及高细要求来进行工艺和设备结构的改进, 具有相得益彰的效果。

2.4 工业废渣原料

水泥常用废渣原料包括矿渣、钢渣、粉煤灰、铬渣、硫酸渣、电石渣等废渣或副产品, 其易磨性主要随各自的产生工艺和排放方式不同而改变。如表1所示, 相对易磨的矿渣、钢渣Wi只有16～18 kWh/t, 而难磨的则达27～36 kWh/t, 某些黑矿渣甚至高达42kWh/t, 可见极差同样很大且比熟料难磨得多。

从产生工艺看, 钢渣、矿渣、铬渣一类冶金渣的易磨性主要由冶炼方式、金属含量、水淬效果等决定, 粉煤灰的干排与湿排之分, 也是构成易磨性差距的原因之一。德国一家公司分别粉磨液态排放 (湿排) 和干法排放的两种粉煤灰, 其粉磨电耗达到100kWh/t时的产品比表面积以干排大于湿排, 但都未超过320m2/kg。合肥院试验的Wi值最高也达到35kWh/t, 相当于开流球磨机粉磨电耗62kWh/t。这种难磨程度应该属脱硫之前的粉煤灰, 现在出于环保考虑, 大多采用石灰石增钙脱硫的干排粉煤灰Wi通常只有15～17 kWh/t。可见这些工业废渣的易磨性受生产工艺的制约很大。但一般情况下, 取自同一个厂排放的废渣, 其生产和排渣工艺不会频繁改变, 所以易磨性也相对稳定, 而且可以根据渣体颜色、粗细、杂质进行大致判断, 曾对浙江某厂矿渣分别在2004年和2007年两次取样实测, 易磨性Wi几乎完全相同。但如果原料来源由A厂变为B厂, 则可能因其易磨性改变而影响粉磨效率。

针对工业废渣的难磨特性, 通常采用分别粉磨、小段磨、立磨、挤压粉磨等成熟有效的方法。矿渣试验表明, 辊压机将其预粉磨到比表面积180m2/kg, 再入球磨机粉磨至比面积450m2/kg的电耗要比粉磨原始粒度降低45%, 见图1。以前认为矿渣的粒度本身很小, 故而对行之有效的挤压系统在很长时间不为矿渣粉磨所认识, 现在已改变了这种认识, 采用立磨和挤压系统生产矿渣、钢渣微粉的企业日趋增多。合肥院设计的年产30万吨钢渣微粉挤压联合粉磨系统, 在Wi为36.06 kWh/t的高难磨状态下, 生产比表面积450m2/kg的粉磨电耗仅40kWh/t。在分别粉磨工艺中常用的小段高细磨, 其增产节能的原因也在于对设备的合理改进。表5试验得出相同磨机下小段研磨体对原料易磨性Wi的改善作用。

由表5可见, 在试验入磨粒度等同于生产入磨粒度且适合高细磨粉磨的前提下, 表5列几种废渣的小段粉磨电耗均比标准配球降低6.69%～16.18%, 约相当于高细磨实际生产节电20%～35%的一半。按此分析, 生产中高细磨的增产节能效果, 50%源于小段研磨体的贡献, 另外50%则归功于高细磨独创的磨内筛分、活化篦 (衬) 板以及强制通风等一系列功能结构的改善。

注:标准配球按GB/T26567规定, Φ16.9～37.5mm;小段直接取自某厂矿渣磨, Φ6～18mm。

3 结束语

综上所述表明, 原料易磨性的影响因素涉及到水泥生产的全过程, 有些很难人为改变, 只能有条件的选择应用, 如生料配料中改高硅砂岩为粉砂岩或降低其配料比, 用电石渣取代部分石灰石;水泥磨系统加强熟料的冷却和贮存控制, 合理调配钢渣、矿渣的掺入量以及严格磁选除铁等。但对大多数厂而言, 通过工艺设备调整和完善生产过程控制使之适应于原料的粉磨特性, 才是实现粉磨节能的根本途径。本文的试验, 或可为生产提供一种分析思路和方法。

参考文献

[1]杨静, 祝尊峰, 任善国, 单锋, 王建伟.岩相观察分析熟料的易磨性.中国水泥, 2011.1: (54) .

[2]罗帆.水泥原料易磨性的影响及其改善.水泥, 1998.10: (10) .

[3]陈高升, 郑智如, 葛晓.辊压机生料终粉磨应用实例浅析.中国水泥, 2012.7: (66)

浅谈水泥粉磨技术的节能减耗 第2篇

武汉理工大学 无机非1002 杨竞

摘要：节能是促进经济社会可持续发展、实现全面建设小康社会宏伟目标的关键之一。工业是能源和原材料的主要消耗大户，水泥工业又是大量耗能的工业，因此节能降耗成为我国水泥工业长期而重要的任务，实现这一目标的关键在于提高粉磨效率，降低粉磨作业电耗。

关键词：水泥粉磨技术，节能减耗，粉末系统

1.水泥粉末简介及节能创新意义

水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料(及缓凝剂、性能调节材料等)粉磨至适宜的粒度(以细度、比表面积等表示)，形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速率，满足水泥浆体凝结，硬化要求。

随着预分解窑发展日趋完善，熟料生产热耗大幅度降低，而水泥生产综合电耗却长期居高不下。20世纪80年代，人们重点关注粉磨技术的改进和突破。关注利用挤压粉磨技术代替冲击粉磨技术的研究，以提高粉磨功的利用率，降低水泥生产综合电耗。因此，水泥粉磨技术创新，对于提高水泥产品质量、节约能源消耗、降低水泥成本，使新型干法水泥生产更具经济竞争力，具有重要意义。

2．国内外研究现状分析

水泥粉磨系统提产降耗历来是人们关注的焦点，尤其是ISO标准实施后，对于国内大多数水泥生产厂家来说，尽快使自己的产品适应新标准要求，又不影响水泥产量、增加生产成本，对水泥粉磨系统进行优化改造无疑是一条必经之路。我国是水泥生产大国，但整体装备水平较为落后，水泥粉磨系统与国际先进水平差距更大。从这一角度来讲，国家实施ISO标准，将在一定程度上促进我国水泥行业粉磨技术的进步。

德国科劳斯特尔大学的K．逊拉特教授于1977年获得了辊压机技术的专利，1984年德国制造出第一台辊压机。我国引进德国洪堡公司技术，并且加强了自己的开发工作，在1992年制造出第一台国产辊压机，通过不断改进和创新，国产辊压机技术已经成熟，合肥水泥研究设计院、天津水泥工业设计研究院现在已经可以提供大型水泥粉磨的辊压机。辊压机的出现使粉磨技术有了重大进步，尤其是随着世界能源形势的日益紧张，在水泥厂采用辊压机粉磨技术将变得更为重要。众所周知，自辊压机出现以后，在水泥工业很快得到了推广，表现了很强的生命力。与传统的球磨机相比，辊压机的粉磨效率高、能耗低，当与球磨机组成联合粉磨系统后，可以大幅度增加产量。在欧洲，主要在德国，使用辊压机作为水泥预粉磨设备早已出现，之后，辊压机作为水泥联合粉磨和终粉磨设备也得到了应用。

3.水泥粉磨技术发展与现状

现代水泥粉磨技术观点认为：好水泥是磨出来的。随着科学技术的不断进步，水泥粉磨技术已呈现多元化的趋势。现代水泥粉磨技术发展大体 经历两个阶段：第一，20 世纪50年代至70年代球磨机大型化及其匹配设备的优化改进和提高阶段；第二，20 世纪 70 年代至今的挤压粉磨技术发展完善和大型化阶段。在当前水泥工业发展过程中，随着生产线规模的不 断扩大，水泥粉磨系统产量的增加和能耗的降低——即实现高产低耗，成为越来越重要的问题。人们一方面寻求单一粉磨设备，以尽可能的简化工 艺流程，节省投资成本，并在此基础上降低粉磨电耗，如各类高细磨的开 发以及发展立磨、辊压机终粉磨系统；另一方面在现有基础上开发低能耗的粉磨流程如各种预粉磨、联合粉磨系统等。挤压联合粉磨系统被越来 越广泛地应用在水泥粉磨系统中，这是人们经过多年研究、试验，结合水 泥粉磨原料特点及水泥质量要求，将辊压机和球磨机的各自优势发挥到最大，从而实现系统最优而总结出的实践经验。

水泥粉磨系统从最初的小直径钢球磨发展到大直径的水泥球磨，然后 又发展到超细磨，这几个都是从球磨上的发展，虽然产量和电耗有一定的 提高但是提高幅度不是太大。随着技术的不断提高发现应用水泥立磨和辊 压机来粉磨水泥可以大大的降低电耗，但是也出现了粉磨的水泥性能不是 太好。后来经过改进把辊压机（立磨）+球磨组合到一块成为联合粉磨系，使得水泥磨的台时产量大幅度提高，电耗也降低不少，水泥性能也较好，因此联合粉磨系统也最受人们的青睐。

4.不同粉磨技术及设备能耗比较

①球磨机系统：影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺，圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制，粉磨效率比开流磨高10%～20%，成品越细优势越明显。

②辊压机预粉磨系统：辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）已经成为水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。辊压机系统节电水平取决于辊压机消耗功率的大小，辊压机每消耗1kWh/t,主机电耗（辊压机+球磨机）可降低0.8kWh/t～1kWh/t。辊压机的功率消耗与投影压力成线性关系，循环预粉磨辊压机投影压力为5500kN/m2～6500kN/m2，联合粉磨投影压力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。

5.水泥粉磨技术的节能改造措施

（1）闭路粉磨工艺

①采用预粉碎工艺。为寻求磨机的增产节能途径，国内粉碎工作者经多年科学实验与生产实践，推出了“缩小入磨物料粒度，多碎少磨，提高磨机产量，降低电耗”的预粉碎工艺，即将入磨物料粒度缩小到3mm，将球磨机的第一仓工作移到磨外由破碎机来完成，而破碎机的效率达25％～40％。②预粉磨工艺。水泥粉磨采用预粉磨工艺，在新型干法日产2000吨以上的生产线中得到普遍采用，已成为新建工厂或老厂技术改造的流行趋势，预粉磨设备主要是辊压机和立磨（辊式磨）。从能量利用率的情况来看，辊压机略高于立磨，但是从运转的稳定性和对喂料粒度的适应性来看，立磨要优于辊压机。从国内使用情况看，无论利用辊压机或CKP立磨作为预粉磨设备，均可获得增产节能的效果，增产幅度达33％～100％。相比之下，辊压机的使用维护难度稍大一些，辊面磨损周期约为6000小时，之后必须拆下重新堆焊加工修复。而CKP立磨运转率高，辊面使用周期达到20000小时以上，维护工作量较少，但从投资上比较，CKP立磨要高于辊压机。

（2）开路粉磨系统

开路粉磨系统的技术改造主要是采用高细高产磨技术，它与普通开流管磨有以下不同和区别：①仓室个数不同。高细高产磨比普通管磨机多增设一至二个仓室，仓室个数依据磨机尺寸的大小及长径比（L/D）确定。②仓室比例不同。重新调整仓室的比例，相对普通磨机，缩短了球仓的长度，增加了段仓的长度。③仓室之间均设置双层仓板。高细高产管磨机各仓室之间均用双层隔仓板分隔。在球仓与段仓之间设置带有粗细物料分开装置的双层隔仓板。它的作用机理与选粉机类似。达到某一设定粒度的细料顺利地进入下一仓，未达到这一粒级的粗料，利索地返回到前仓继续粉磨，直到合格为止。高细高产管磨机通过上述一系列的改变后，物料在磨仓内从粉碎到研磨有序地进行，最后变成成品排出磨外。采用高细磨技术对普通开流磨进行改造，可使磨机产量提高20％左右，电降低20％左右，细度降低1.5％左右，比表面积提高了35m2/kg。

6．结语

我国是水泥生产大国，也是水泥消费大国，因此大力降低水泥粉磨过程中的过高能耗，对我国节能减排意义重大。而其节能减耗的关键在于水泥粉磨设备的合理使用与工艺流程的创新。

我们作为水泥研究的后备军，当以水泥制造的节能减耗为首要的研究目的，而水泥的粉磨则是一个很好的切入点。

参考文献：

浅论水泥粉磨站节能降耗的措施 第3篇

关键词：水泥 粉磨 节能 降耗

国家统计局发布的经济数据显示：我国2011年水泥年生产总产量20.6亿吨，同比增长16.1%；水泥工业是我国工业领域中的能耗大户。在水泥生产过程中，粉磨电耗约占水泥生产总电耗的65%-75%，粉磨成本占生产总成本的35%左右，粉磨系统维修量占全厂设备维修量的60%。因而，面对粉磨站而言，节能降耗是企业生产经营的重中之重。做好节能降耗，降低生产成本，提高企业在市场中的竞争力，笔者认为这才是水泥粉磨站的一项重要工作，是关系到企业生死存亡的头等大事。

1 现状

我国目前中小型水泥厂的生料制备和水泥粉磨设备一般采用球磨机一级圈流工艺，球磨机的规格多是Ф2.2～2.4m×6.5～8.0m的2仓短磨，选粉机多为传统的离心式或旋风式选粉机，普遍存在生产能力低、能耗高、产品质量不尽如人意，特别是实行ISO水泥检验标准后，问题更为突出。使用新型干法熟料后，问题就转移到粉磨的系统工艺、主机设备及其内部结构等方面。主要表现在：①物料（熟料）入磨粒度大、磨机长径比小、仓数少、研磨体（钢段）规格偏大、表面积小和耐磨性差，导致物料在磨内研磨时间短，水泥成品比表面积小（一般不超过300m2/kg）。②磨机内部结构不合理，单层隔仓板对物料没有筛分作用，水泥颗粒分布范围宽，粉磨效率降低。③选粉机选粉效率低，不能及时将3～32μm的微粉选出。虽然80μm筛余<4%，但产生的3～32μm颗粒（特别是熟料、矿渣等易磨性差的物料）少，比表面积小。

同时从众多的水泥厂经了解，存在着降低产品内在质量、袋重严重不足，浪费资源等现象。没有从内部挖潜，使用新技术、新设备、新工艺，从加强内部管理等方面进行工作。诸如这种降低成本的做法是极不正确的，损害了消费者的利益，危害着工程质量，严重违背职业道德。

2 措施

生产企业必须以维护社会资源为原则。保护消费者利益为目标，充分利用各种资源，在全面执行国家标准的同时，努力提高企业内部管理水平。

2.1 改进原料和产品：多掺混合材。目前的水泥产品在出厂的时候要对水泥进行混合材的掺加，这样做是为了改进水泥的性能，以满足不同施工的要求，同时掺加混合材有利于节约水泥孰料，节约孰料就可以节约煤、电和减少CO2、SO2的排放量，保证了企业对社会及环境的保护。充分利用各种工业废渣，如高炉矿渣、钢渣，粉煤灰及经过燃烧的煤矸石，这些废渣，首先都是经过高温处理过的，其CaO的形成已经成为硅酸盐、铝酸盐，有利于改善水泥的性能。同时降低人磨物料粒度，可降低单位产品电耗，据统计破碎机电能的有效利用率为30%左右，而球磨机电能有效利用率为5%左右，因此采用“多碎少磨”工艺改造可降低粉磨电耗系统。

2.2 改进粉磨技术，使用助磨剂，降低电耗。水泥粉磨是生产工艺中一个主要耗能环节，使用助磨剂可提高磨机台时产量，有利于节约电能。以铜川市矿山水泥有限公司为例，我公司现有Φ3.2×13m球磨机两台，设计生产能力为：开路生产型、无辊压机，台时产量45-50t之间，在使用助磨剂、并对开流磨进行技术改造，采用微型研磨体以强化尾仓的研磨能力。直径8-12 mm的小段，单位质量的个数是普通钢段的20倍，总表面积是普通钢段的2.5倍。研磨效率与研磨体的表面积的0.5-0.7次方成正比。小段的应用起到了提高产量、增加产品比表面积、适当改善微粉颗粒组成的至关重要的作用。产量提高到49-54t之间，提高了近10%（细度小于2.6%）。

2.3 利用变频技术。变频技术是节能技术之一，这项技术可以帮助水泥生产中一些辅助设备进行节能，如风机、配料计量、变速的设备等。同时在辅机大于30KW以上的设备采用软启动，这样可以减轻启动负荷，做到节能用电。同时还满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调。电机起动时无冲击电流，起动力距足够，保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。

2.4 合理安排生产顺序。水泥生产的设备一段均是功率较大的电机，启动负荷很高，容易千万供电线路电压波动大，形成供电质量差，无形中千万线路超负荷，导致用电量增加。因而。生产高度必须合理安排开机顺序，应做到粉磨在先，包装其次，原料系统最后，且相互之间需间隔15-20min以上，以保证供电线路电压稳定，提高用电效率。在经过对以上方法进行实施后，我公司吨水泥综合能耗明显下降。水泥单位生产耗电未实施前为41.2kw/t，全厂综合耗电为43.6kw/t，实施后，吨水泥生产耗电34.6w/t，吨水泥综合耗电37.5kw/t，粉尘排放浓度0.029g/m3.企业效益得到明显提高，管理效益突现。

3 结论

综上所述，水泥粉磨站要走出困境，必须苦练内功，加强管理，合理使用资源，决不能采取损害消费者利益和降低产品质量的恶劣途径。只有这样企业才能树立好的外部形象，做到诚信守法，永远立于不败之地。

参考文献：

[1]马秋忠.2009年重点联系水泥企业生产运行回顾[J].中国建材，2010（2）：82-83.

[2]刘文增.采用分别粉磨工艺生产水泥的实践[J].水泥工程，2008（2）：36-37.

[3]梁尚杰.采用粉磨工艺降低矿渣水泥的生产成本[J].水泥工程，2006（6）：35-37.

[4]陈峭卉，杨军，陈应钦.新型水泥助磨剂的作用及机理研究[J].新型建筑材料，2006（6）：47-49.

水泥粉磨过程优化节能控制系统概述 第4篇

水泥厂磨机粉磨过程状态的稳定, 能够使产品细度稳定、均匀性得到改善, 能够防止空磨及饱磨, 减小运行故障率, 减少维护费用, 改善工作环境, 具有显著的经济效益和良好的社会效益。

1 技改背景

水泥生产过程需要控制产品的化学成分 (钙、铁、硫等的含量) 和产品的细度 (或比表面积) , 同时在满足质量的前提下提高粉磨生产过程的产量。笔者曾参与某公司开发的“水泥粉磨过程优化节能控制系统”, 并成功运用在某水泥企业的水泥磨机系统。技改前该水泥磨机系统参数如下:产量约为 (120~125) t/h, 磨机规格为Ф4.212.5m, 电机功率为3150kW。技改前该水泥厂采用的自动配料系统实现了对各路物料下料比例的控制, 使生产过程中化学成份达到合格的要求, 但在质量控制及产量方面存在如下问题:凭借操作工人经验控制喂料量, 产量调整主要依赖定时化验结果进行, 造成调节滞后;调节滞后容易造成细度 (或比表面积) 波动;没有准确有效的磨机料位测量手段, 无法判断磨机内的料位及变化;难以在质量合格前提下实现产量最大及稳定, 因而粉磨过程电耗偏高;当磨机内物料过多时容易形成饱磨, 会导致跑粉、磨内温度增高、水泥细度跑粗等问题;当磨机内物料过少时, 会造成钢球、衬板磨损增大, 产量急剧减少等问题。

2 方案的实施

2.1 项目设计阶段

针对该水泥厂存在的问题, 技术人员到生产现场进行跟踪检测, 并检测到磨机的工作规律。同时, 针对磨机工况进行技改设计。检测到磨机料位的大小和变化状况如下:磨机内钢球、钢段和衬板相互碰撞产生噪声, 磨机噪声随着磨机内料位 (存料量) 的变化而变化。在磨机料位低时, 钢球、衬板碰撞的几率大、能量大, 产生的噪声大;在磨机料位增高时, 因为物料的不断填充, 钢球、钢段和衬板碰撞的几率减小、能量变小, 产生的噪声也减小。因而, 如果用噪声传感器采集磨机噪声信号, 经由变送器对现场采集信号进行分析与处理, 就能够检测到磨机料位的大小和变化。另外, 检测到物料在磨机内的停留时间主要由物料的流动速度来决定, 停留时间过长容易造成过粉磨, 停留时间过短容易造成细度或比表面积不合格, 导致产品不合格或经选粉机后再次进入磨机进行二次或多次研磨。另外, 循环负荷同样对磨机产量、质量有至关重要的作用, 过大或过小的循环负荷都会导致磨机产量下降。经过现场检测, 得到该水泥磨机料位产量特性曲线如图1所示。从曲线可以看出, 磨机的产量并不与存料量的增加而持续增大, 实际上磨机存在最大产量料位点。虽然磨机的料位产量特性曲线存在着极值特性, 但是其无法用公式表达, 而且会随外界因素 (例如物料、工况、机械磨损等) 的变化而变化, 特性曲线会发生漂移, 但仍存在最佳工作点。

2.2 项目开发阶段

根据粉磨过程运行存在最大产量这一特性, 采用优化控制算法, 对磨机的最佳料位点进行搜索, 以找到最大产量为方向, 逐渐向最佳料位点靠近。优化控制属于控制的上层, 对下层控制回路的操作目标值进行设定, 以保证系统运行在最佳状态。针对磨机大惯性、纯滞后、参数时变的特点, 采用自寻优、自适应和智能PI控制相结合的控制策略, 控制框图如图2所示。根据原理我们知道智能PI控制算法能够保证稳定工况下磨机料位的稳定, 并有较好动态和静态控制性能。在粉磨过程工况发生变化时, 对象参数随之改变。采用自适应控制算法使得常规控制器参数能够自动适应对象模型的变化, 保证粉磨系统在工况变化时的控制性能。

2.3 项目安装组态阶段

考虑到该水泥厂已经实现了DCS控制, 本项目可以充分利用DCS平台, 实现对粉磨过程的自适应、优化控制。可实现与现有系统的无缝对接, 其他参与控制信号均取自DCS系统。给该套粉磨系统增加一路模拟量输入信号磨机料位测量值。该系统的自动控制输出通过软手操进行手动、自动切换, 当软手操置于自动方式时, 调用已组态和编程好的软件控制模块, 此时软手操输出自动控制处理结果;当软手操置于手动方式时, 软手操输出手动控制输出。同时实现手动自动的无扰切换, 实现控制系统安全、可靠、稳定运行的目的。DCS系统的构成如图3所示。新增噪声传感器和料位变送器, 料位变送器输出标准电流信号接入DCS的AI接口。在DCS控制器实现所有的控制算法, 并对操作画面和其他相关画面进行组态。控制系统测点及控制点分布如图4所示, 硬件配置如表1所示。

注:图中测点包括:噪声料位、电机电流、出口风压、提升机电流、选粉机电流、回粉量;控制点包括:入磨喂料总量控制点、风量控制点和选粉机转速控制点。

3 运行效果

技改以后, 磨机料位、通风量、循环负荷等得到优化控制, 自动投入率达到100%。能够提高粉磨系统自动化水平, 简化操作, 减轻操作人员劳动强度, 改善出磨物料质量 (细度或比表面积) 延长粉磨系统设备寿命, 延长检修周期降低磨机噪音, 改善工作环境, 提高管理水平。粉磨产量能够达到 (126~132) t/h, 产量提高约为 (5~5.6) t/h。

4 结束语

根据运行效果分析可知, 整个项目由于水泥均匀性和细度的改善, 提高了水泥产品质量, 在市场竞争中就会处于优胜地位, 提高企业竞争力, 扩大销售规模, 更大限度的增加销售量, 还能够缩短项目投资回收期。

摘要：在水泥厂中粉磨电耗约占工厂总电耗的65%70%, 粉磨成本约占水泥生产总成本的35%左右, 因此, 粉磨系统的节能尤为重要。介绍了“水泥粉磨过程优化节能控制系统”的原理及生产实践中的应用效果。

辊压机半终粉磨系统节能高产经验 第5篇

1 技改前基本情况

原水泥粉磨系统主机采用CLF180-120辊压机+Φ4.2m13m球磨机组成的联合粉磨系统, 辊压机装机功率1 250k W2, 通过能力610~850t/h, 球磨机装机功率3 550k W, 生产能力180~200t/h;生产PO42.5水泥, 物料配比:熟料75%、煤矸石18.5%、石膏6.5%, 助磨剂掺量0.03%, 成品比表面积≥350m2/kg。

该粉磨系统是国内水泥生产企业普遍采用的较成熟的双闭路联合粉磨工艺, 工艺流程见图1。

2 存在的问题

研究发现, 该系统中, 物料经辊压机和V型选粉机初分级后, 粗粉回辊压机, 细粉经旋风分离器收集后直接喂入球磨机, 而这部分入磨的细粉中含有大量30μm及以下的合格细粉, 在磨机中形成“料垫”, 降低了球磨机的粉磨效率并产生严重的过粉磨现象。因此认为, 将辊压系统中产生的合格细粉从入磨物料中分离出并送入成品, 可大幅度提高成品产量, 同时改善球磨机的工况, 进而提高球磨机的产量。

3 解决方案

2012年年初, 吉达公司提供了四套技改方案, 各方案工艺流程见图2。

方案一:优点:Sepax-2000选粉机为独立内循环分选系统, 改造对原工艺系统参数没有影响。缺点:增加一台提升设备及内循环风机, 设备土建投资大, 额外增加系统能耗, 与原改造降耗目标不一致。

方案二:优点:辊压机和球磨机共用一台高效选粉机, 工艺简单, 紧凑, 系统能耗低。缺点:选粉设备外形大, 选粉浓度高。

方案三:优点:辊压机和球磨机均为独立闭路系统, 原系统工艺改变不大, 便于实施, 并基本不增加系统能耗。缺点:对二次分选设备技术要求高, 选粉精度K值达0.9以上, 要求系统低阻高效, 阻力<1 000Pa。

方案四:优点:辊压机闭路分选系统与方案三优点相同, 同时球磨选粉机采用闭路内循环系统, 系统阻力小, 能耗低, 且没有外排。缺点:用在干法生产线上时, 由于入磨熟料温度高, 需在后面循环选粉机上增加冷风口, 以降低水泥温度。

经与成都水泥工业设计研究院三方共同探讨, 最后确定选用第三套方案, 第四套方案留有进一步提产节能的潜力, 可供以后进行改造, 在方案三中, 原V型选粉机后串联接入一台Sepax高效涡流选粉机, 将经V型选粉机粗选后的细物料再进行一次精确分选, 分选出的粗粉喂入球磨机, 分选出粒径<30μm细粉再由后续旋风分离器收集送入成品。方案三投入低, 可操作性强, 风险小。

4 Sepax涡流选粉机的优势

由于原辊压机系统循环风量250 000m3/h, 循环风机可提供的风压为3 500Pa, 要求新增加的高效涡流选粉机对系统产生的阻力不得高于1 000Pa, 选粉精度K值要达0.9以上。传统的动态选粉机 (即下进风式) 与卧式旋风选粉机的系统, 主要存在以下问题: (1) 系统阻力大, 能耗高; (2) 水泥质量波动大, 主要为水泥用水量增大; (3) 选粉机效率低, 分离出的细粉中还含有大量粗颗粒, 不能作为合格粉。采用上述两种选粉机的辊压机半终粉磨系统还是会将选出的“细粉”送入球磨机进行粉磨, 不能满足系统技改要求。为此吉达公司对库车水泥分公司用于辊压机半终粉磨系统的Sepax涡流选粉机进行了低阻设计, 使选粉机系统的压损<800Pa。三种类型选粉机性能对比见表1。

Sepax涡流选粉机技术特点:

1) 采用平面涡流分级原理设计分级区域, 增设分散预分级区, 减轻了主分级区的负荷, 排除了粗颗粒的干扰作用, 采用航空空气动力学分析方法对整个流场进行了优化设计, 使得分级圈表面气体流场均匀而稳定, 气流相对误差均<5%。

2) 一级选粉预分离出混合粉中的粗颗粒, 二级精确选粉在导向叶片与直笼型转子所构成的环形空间内完成, 由于预分离了粗颗粒, 排除粗颗粒的干扰, 因此分级精度更高, 分选效率更高。

3) 设备系统采用流线型设计, 使系统阻力<1 000Pa, 选粉气流内部循环, 细粉收集仅采用高效低阻旋风分离器即可, 节能降耗十分明显。

4) 只要改变转子的转速就可将成品比表面积控制在250~600m2/kg内。

5) Sepax涡流选粉机的直径可在Φ1.9m~Φ5.75m之间, 相应的选粉能力为25~600t/h。

6) 结构紧凑, 体形较小, 加之可将物料进行多级分离, 因而适应性强, 可用于任何粉磨设备所组成的闭路粉磨系统, 尤其是对带有辊压机的半终粉磨和终粉磨系统, 是其最佳的配套分级设备。

7) 粗粉分离器、导向叶片和转子分级叶片等易损部位耐磨件均采用耐磨材料制造或进行抗磨工艺处理, 其磨损率极低。采用新型合金板作内衬, 有效延长了其使用寿命。

8) 由于Sepax涡流选粉机选粉效率高、分级精度高, 减少了物料过粉磨现象, 成品的颗粒粒径分布相对较窄, 级配组成合理, 提高了水泥中微粉含量, 3~32μm的含量达70%以上, 而<3μm的含量仅占8%左右, 从而提高了水泥的强度。

5 主要设备配置

改造后辊压机半终粉磨系统主要设备见表2。

6 技改效果

2012年5月Sepax涡流选粉机运至技改现场, 经2周安装和试车, 于6月10日试生产, 在Φ4.2m13m新球磨机研磨体装载量只有75%时, 系统产量一度达到290t/h, 大家都对这么高的系统产量表示怀疑, 当即通过现场校准计量系统, 结合开机时间及库存水泥量核算发现, 平均台时产量达300t/h。新磨经过一段时间的运转, 在按标准添加了磨机研磨体后, 辊压机与球磨组成的半终粉磨系统台时产量达到了350t/h, 创历史新高。改造前后未改变水泥配比, 改造后的水泥成品粒度分布见表3。

改造前后各项技术参数对比见表4

7 经济技术指标分析

由于产量的提高, 系统电耗下降6k Wh/t, 以台时产量350t/h, 年运行300天, 平均综合电费按0.60元/k Wh计算, 则每年节约电费907.2万元。

再以平均增产100t/h计, 每吨效益按15元计算, 则每年因多生产水泥产生的效益达到1 080万元。

如果再加上多掺混合材的掺量, 以及钢球、衬板消耗下降, 效益将更明显。

综合后则年增效益1 987.2万元。

改造后, 新增选粉设备及安装费总投资约为120万元, 则回收期为22天。

8 结束语

浅谈水泥粉磨站的节能降耗措施 第6篇

关键词：粉磨站,节能,降耗

1 粉磨站工艺设备

1.1 影响新型干法粉磨系统效能的设备

新型干法粉磨系统的效率, 一般受到以下几方面的因素的影响:

A.研磨体级配、B.熟料温度及细度、C.磨机通风情况、D.粉磨工艺等。而因此以下主要设备对于粉磨站的效率起到了关键的作用

1) 选粉机

一般常见的选粉机有旋风式旋风式选粉机, 三分离选粉机, 离心式选粉机等。后来还发展出来了很多高效选粉机, 高效三分离选粉机, 他们是在原有的基础上改进不足, 提高产量的新生代品种。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺, 圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制, 粉磨效率比开流磨高10-20%, 成品越细优势越明显。

2) 辊压机

辊压机与磨机组成的各种预粉磨系统 (包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等) , 由于其效率约为同等磨机的2倍, 相对成本大大降低, 已经成为国内新建水泥粉磨站的首选方案。辊压机系统能使粉磨系统节电30-40%, 水泥单位产品的电耗降低20-30%, 节电水平取决于辊压机消耗功率的大小, 辊压机每消耗1 k Wh/t, 主机电耗 (辊压机球磨机) 可降低0.8一1 k Wh/t。

3) 磨机

对于新型干法水泥生产线中粉磨站的主机设备水泥磨, 主要有两种形式:

A.卧式水泥磨, 其具有对物料适应性强、能连续生产、破碎比大、易于调速粉磨产品的细度等特点。由于技术十分成熟, 国内有多家厂商生产, 配备上辊压机使用, 能得到较高的效率, 但是单位能耗以及内件的损耗十分巨大。

B.立式水泥磨, 立磨以往在国外水泥工业中得到了广泛应用, 国外多家公司相继研制了各种类型的立磨, 均取得了成功。德国莱歇公司LM立磨, 非凡公司MPS立磨, 伯利休斯公司RM立磨, 丹麦史密斯公司Atox立磨, 日本宇部公司生产了UB-LM立磨。目前世界上最大的立磨单台产量可达600t/h, 能与8000t/d熟料的水泥生产线配套粉磨水泥原料。其单位能耗低, 噪声污染低, 但是其存在设备造价高, 维修难度及费用高的缺点。

1.2 粉磨站主要设备的选择

从以上粉磨系统各主要设备的不同特点可以看到, 各设备均有不同程度的优缺点, 企业选择粉磨站设备时, 特别是对粉磨站进行改造时, 需综合考量原先的设备、物料、管理水平、资金状况等条件, 制定可选择方案及衡量性价比, 选择适合自己企业的方案。

2 现有粉磨技术的改造措施

2.1 圈流磨的技术改造

随着对现有磨机对节能、高产、优质的迫切要求, 采用圈流粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势。磨开流改圈流的调整, 必须做一定的工艺调整, 主要有:

1) 钢球级配, 一仓内, 钢球的平均球径需要适当得增加。

2) 隔仓板, 隔仓篦板孔隙尺寸也需要适当地加大, 以使物料在仓内的流动速度增加。

3) 加大喂料量, 一般通过增加磨头的喂料铰刀来实现。

4) 细度调整, 原料磨的的出料细度要求可适当放宽, 80 um孔筛余, 控制在10%以下。水泥磨的细度则必须提高, 比原来要细3%左右, 以保证水泥质量。

2.2 开流磨的技术改造

2.2.1 耐磨件

衬板, 一仓一般采用阶梯衬板, 二仓则采用分级衬板。经过这种优化组合或复合, 一种衬板可发挥不同形式衬板的优势, 从而保证最大限度地将能量输人装球区并尽量消除磨内死区。

隔仓装置, 要关注于蓖板的耐磨、耐冲击及防堵等方面, 还要加大中心件通风面积对于加大整个隔仓装置通风面积。

研磨体, 一般采用“两头小, 中间大”的级配方案。目前开流磨技术改造采用微型研磨体, 以强化尾仓的研磨能力。直径8-12 mm的小段, 单位质量的个数是普通钢段的20倍, 总表面积是普通钢段的2.5倍。

2.2.2 合理的工艺参数设置

改造后, 磨机工艺参数需按照水泥品种、熟料易磨性、磨机规格等来设计磨机的仓位、研磨体的级配和确定细度的控制。

3. 耐磨材料的选用

3.1 钢球和衬板磨损原理分析及材料的选用

水泥生产中的磨头端衬板在粗仓磨进料端, 物料粒度大, 研磨体平均球径大, 受磨球和物料的侧冲击力大, 是以高应力冲击凿削磨损为主、切削冲刷为辅的磨损原理。因此, 磨头端衬板应选择韧性高耐冲击, 硬度高抗切削的材料。出料篦板在磨机的出口, 主要受小球或钢段的挤压切削磨损。因此, 水泥磨一、二仓的钢球和衬板等受高应力冲击磨损, 可使用高铬铸铁作为耐磨金属材料。

3.2 隔仓板磨损机理及材料的选用

粗磨仓粉磨达到一定粒度的物料是通过隔仓板篦缝到细磨仓的。物料对隔仓板蓖缝进行挤压冲刷磨损, 球和物料对隔仓板进行测冲击凿削磨损, 并且隔仓板为悬臂梁式安装, 受力情况恶劣。因此要求材料韧性要好, 冲击韧性ak≥25 J/cm2, 硬度HRC45-50。高锰钢韧性好, 但硬度低, 不耐磨, 并且易产生塑性变形, 堵塞蓖缝, 影响生产效率。

因此隔仓板应选择中碳中铬多元合金钢及类似合金钢材料。φ3.0m以上大型磨机隔仓板是分块制作的, 可选择高铬铸钢、高韧性高铬铸铁类耐磨材料, 使用寿命可比高锰钢提高2-3倍。

4 结语

粉磨节能 第7篇

相山水泥公司水泥粉磨系统于2004年投产运行, 水泥磨型号为Φ3.813m, 排风机采用离心通风机:R5-48№17D, 配套电机为:Y400-4, 400kW/6kV。原始设计启动为直接启动, 调速为风门调速, 风门开度在60%左右。电机直接启动时, 造成电网压降大, 影响电网的稳定, 并且电机转子经常断笼条, 风门调节风量, 开度在60%左右, 浪费大量电能。针对这种状况, 我们于2009年7月对电机进行变频节能技术改造, 高压变频器采用AMB-HVI-500kVA/06系列变频器。改造后电机实现了软启动及无级调速, 运行信息直接在触摸屏显示出来, 电机本身发热减少, 功率因数运行在0.95以上, 节电率达到16.3%。

2 系统方案简介

2.1 系统的组成

AMB-HVI高压变频调速系统整体结构如图1所示。

2.2 主电路的组成

如图2所示, AMB-HVI系列高压变频器采用交-直-交直接高压 (高-高) 方式, 主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限, 无法直接逆变输出6kV、10kV, 且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。AMB-HVI变频器采用功率单元串联, 叠波升压, 充分利用通用变频器的成熟技术, 因而具有很高的可靠性。

变频器输出是将多个三相输入、单相输出的低压功率单元串联叠波得到。额定输出690VAC功率单元六个串联时产生3450V相电压。

三相输出Y接, 得到驱动电机所需的可变频三相高压电源。相邻单元之间的脉冲在时间上相差1/6个开关周期, 单元串联叠加后的相电压可以得到6～0～-6共13个不同的电压等级。增加电压等级的同时, 每个等级的电压值大为降低, 从而减小了dv/dt对电机绝缘的破坏, 并大大削弱了输出电压的谐波含量, 参见图3所示。

因为电机电感的滤波效果, 输出电流波形更优于电压波形, 图4即为输出电流Ia的实录波形图, 电压等级数量的增加, 大大改善了变频器的输出性能, 输出波形几乎接近正弦波。

2.3 功率单元

功率单元原理见图5所示, 输入电源端R、S、T接变压器二次线圈的三相低压输出, 三相二极管全波整流为直流环节电容充电, 电容上的电压提供给由IGBT组成的单相H形桥式逆变电路。

功率单元通过光纤接收信号, 采用空间矢量正弦波脉宽调制 (PWM) 方式, 控制Q1～Q4IGBT的导通和关断, 输出单相脉宽调制波形。每个单元仅有三种可能的输出电压状态, 当Q1和Q4导通时, U和V的输出电压状态为1;当Q2和Q3导通时, U和V的输出电压状态为-1;当Q1和Q2或者Q3和Q4导通时, U和V的输出电压状态为0。功率单元具有旁路功能。当某个单元发生熔断器故障、过热、过压和IGBT故障而不能继续工作时, 该单元及其另外两相对应位置上的单元将自动旁路, 此时Q1～Q4封锁输出, 旁路接触器导通, 以保证变频器连续工作, 并发出旁路报警。

2.4 控制系统

控制系统由主控板、信号板、PLC和工控机等组成, 各部分之间的接线示意如图6。

主控系统包括主控板及光通讯子板。主控系统板件采用整体设计, 避免大量接插件, 主控系统安装在整体屏蔽的机箱内, 提高了系统的抗干扰能力。

主控系统主要完成开关量及模拟量输入输出, 功率模块各模块的PWM控制信号的生成、控制信号的编码和解码, 通过光纤来传送和接收控制信号, 对系统进行自诊断, 发出各种执行指令, 综合和处理各种故障, 与外部系统进行通讯等功能。

主控板和光通板之间通过硬件插座进行数据传输。光通讯子板通过光纤与功率模块上的控制板件进行通讯和控制, 向各个功率模块传输PWM信号, 并返回各个功率模块状态信息。该光纤是功率模块与主控系统的唯一连接, 因而AMB-HVI系列高压变频器的主电路与主控系统是完全电气隔离的。

通过光纤与功率单元传递数据信号。主控板周期性向单元发出脉宽调制 (PWM) 信号或工作模式。单元通过光纤接收其触发指令和状态信号, 并在故障时将故障信号传回主控板。信号采集板采集变频器的给定及反馈信号以及输出电压、电流信号, 并将模拟信号滤波和量程转换, 转换后的信号用于变频器的控制和保护。主控板采用高速单片机, 完成对电机控制的所有功能, 运用正弦波空间矢量方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口与触摸屏交换数据, 提供变频器的状态参数, 并接受来自触摸屏的参数设置。触摸屏为用户提供友好操作界面, 负责数据采集、信息处理和与外部的通讯联系, 可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过可编程控制器 (PLC) 计算输出电压、电流、功率等相关的运行参数, 并实现对电机的过载、过流报警和保护。通过RS232通讯口与主控板连接, 通过RS485通讯口与PLC连接, 实时监控变频器系统的状态。PLC用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理, 增强变频器现场应用的灵活性。PLC有处理8路模拟量输入和2路模拟量输出的能力, 模拟量输入用于处理来自现场的流量、压力等模拟信号或模拟设置时的设置信号;模拟输出量可以是运行频率、电流、电压、压力、给定变量等, 同时PLC还可以完成PID功能及其它现场应用功能。电气控制系统包含电源部分, 逻辑控制部分 (包括PLC和电气控制元件) , 人机界面。PLC采用西门子的CPU-226, 可靠性高, 主要完成对变频器输入输出信号控制, 对外围电气的控制、保护、连锁, 外部故障检测, 与主控系统进行通讯, 控制人机界面等。PLC控制触摸屏实现人机界面功能。

2.5 用户界面

见图7, AMB-HVI系列高压变频器在控制柜面板上安装触摸屏操作, 用户界面建立在全中文环境的操作平台之上, 可以完成对变频器的一切操作。用户界面可以锁定, 只有授权的操作人员才能进入和对参数进行修改, 保证了操作的安全性。通过主界面用户可以完成变频器的功能设定、参数设定、运行记录查阅、故障查询等。

3 改造后的效果及经济效益

(1) 电机实现软启动, 减少了对电网的冲击, 电网运行可靠。

(2) 避免了电机由于直接启动造成转子笼条常断的现象, 电机速度降低, 减少电机轴承及风机轴承的磨损, 同样减少风机叶片的磨损。

(3) 实现了无级调速, 稳定了系统的用风量。

(4) 节省大量电能, 见表1、表2比较可知。

粉磨节能 第8篇

在实际生产中,水泥粉磨站会因为销售淡季、气候转冷或错峰用电等因素影响,经常出现部分设备停开等现象。然而,无论两台磨机与三台空压机是否处于满负荷运行状态,系统的冷却水却一直处于满负荷流动状态,水泵电机以工频运行,造成了电能的极大浪费,既不经济,也不环保。

因此,对该站原有的供水系统进行节能改造,使水泵能根据磨机及空压机的实际需要供水,使系统能根据实际用水量及扬程自动调节电机转速,依据水泵的转速压力、流量特性曲线,自动实现变速变压运行,维持供水流量稳定,降低水泵电机能耗,具有显著的经济效益与社会效益。

1 技改方案的确定

水泥粉磨站的主要用水设备是三台空压机、两套磨机系统,其中磨机系统包括打散机、前排收尘风机及磨机喷淋(含稀油站)三部份。空压机和磨机喷淋系统安装于水平地面上,前排收尘风机安装离地面约有25m高,打散机安装离地面有约35m高。供水水泵流量为400m3/h,扬程50m,供水主干道管径DN120,阀门为手动截止阀,均埋于地下。

由于原有主管道阀门均为手动截止阀,且均埋于地下。若将本项目改造成传统的变频恒压控制装置,必须更换成电动截阀,实施起来工期长、难度大、费用高。

针对传统技改方案中存在的问题,技改项目小组提出了基于集散型控制系统的变频节能技术改造方案,总体方案是利用计算机自动监控空压机、磨机、打散机、收尘风机等设备的实时运行状态,自动改变变频器的频率给定,从而自动调整水泵电机转速,来调节供水管道中冷却水的流量和压力。使水泵的输出功率与实际流量需求成正比,使电能转换效率大幅提高,并且可提高电机的功率因素以及减少无功损耗,达到节能效果。

2 技改方案的技术原理及措施

2.1 变频调速方法

变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率,从而达到调节交流电动机转速的目的。

交流异步电动机转速由下式确定:

式中:n电动机的转速;

f输入的电源频率;

S电动机的转差率;

p电机的极对数。

由公式(1)可知,电动机的输出转速与输入的电源频率、转差率、电机的极对数有关系,因而交流电动机的直接调速方式主要有变极调速(调整p)、转子串电阻调速或串级调速或内反馈电机(调整S)和变频调速(调整f)等。

变频调速器从电网接收工频50Hz的交流电,经过恰当的强制变换方法,将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电输出到交流电动机,实现交流电动机的变速运行。

2.2 变频调速节能的原理

通过流体力学的基本定律可知:水泵类设备均属平方转矩负载,其转速n与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P具有如下关系[1]:

其中:Q1、H1、P1水泵在n1转速时的流量、压力(或扬程)、轴功率;

Q2、H2、P2水泵在n2转速时的相似工况条件下的流量、压力(或扬程)、轴功率。

由公式(2)、(3)、(4)可知,水泵的流量与其转速成正比,压力(或扬程)与其转速的平方成正比,轴功率与其转速的立方成正比。转速n与流量Q、压力(扬程)H以及轴功率P的关系如图2所示。由公式(4)可知,在其它运行条件不变的情况下,通过下调电机的运行速度,其节能效果是与转速降落成立方的关系,节能效果非常明显。

2.3 技术创新措施

本项目利用基于计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示技术为一体的集散型控制系统DCS系统[2]。利用其成熟的各种控制算法和图形显示技术,实现中控自动监视设备的运行投入状况,自动调整管路压力,同时监视水泵的运行状态、电机电流、管道压力等重要参数,当系统中某机器设备出现故障时,DCS系统均会进行故障报警,同时可在线修改各项参数,可查看历史运行记录。这是传统的变频恒压控制装置功能不能达到的。

2.4 变频调速节能控制系统的设计

2.4.1 变频调速节能系统的控制程序

本项目特点是利用设备所处高度不同,当处于高处设备不工作时,减少电机转速,降低扬程,冷却水将不流经此设备,这将维持低处的管道流量稳定。

根据水泥粉磨站的技改方案,结合变频调速节能的原理,设计出变频调速节能控制系统的控制程序,转速控制程序如图3,电机启动控制程序如图4所示。其中:

(1)M5071_RN和M5072_RNTX代表两台打散机的运行信号;

(2)M5161_RN和M5162_RNTX代表两台排风机运行信号;

(3)TI5071和TI05072代表打散机轴承温度;

(4)K11、K21、K31分别代表3台空压机冷凝器温度;

(5)AICSBGD代表变频器频率给定。

当处于最高位置的两台打散机都开启时(表明此时所有用水设备都开启),电机以50Hz的速度运行;当只开单条磨时,电机以47.25Hz(0.9550Hz)运行;当磨机停,只开前排收尘风机时,电机以42.25Hz(0.8550Hz)运行;当只开空压机时(含磨机喷淋系统、稀油站冷却系统),电机以35Hz(0.750Hz)运行。当检测到有设备温度异常超过设定值时,电机马上变成全速运行。当其中一台水泵出现故障停机时,另外一台水泵马上自动启动,确保系统正常运转。

2.4.2 变频调速节能系统的监控界面

控制系统的监控界面如图5所示,水泵信号灯(图中圆圈处)显示黄色则代表水泵准备好,水泵信号灯显示绿色时代表水泵正在运行,水泵信号灯显示红色时代表电机或变频器出现故障。“水泵1”、“水泵2”下方显示电机运行电流,界面中间部分显示管道的工作压力。工作时中控人员开启水泵,同时通过系统显示界面监控各项参数。

3 改造效果

通过对技术改造后的相关技术参数分析得出,水泥粉磨站在非满负荷状态下生产,作为系统主要经济技术指标的电流下降明显。改造后电机运行频率、管道压力、电机电流与设备的运行数据如表1所示。

与此同时,根据对项目改造前后6、7月份每天用电量的统计(该年6月20日完成改造),项目改造前全频运行每天水泵耗电1 700度,6月中旬改造后一天耗电量在600~1 500度范围内波动,改造前后用电量对比如图6所示。改造后平均耗电量为1 250度/天,比原来的1 700度/天省电450度/天,省电率达到26.5%,一年可节省用电费用:1 7000.726.5%365=115 102元。而本项目总投资59 700元,由此可知,项目改造完毕后半年即可收回技改成本。

4 结束语

本项目根据已有的设备基础及其技术特点,设计开发了基于集散型控制技术的变频节能控制系统,完成对原水泥粉磨站供水系统的节能技术改造。经实际运行效果表明,该变频供水节能技改方案设计科学、新颖、实用,项目投资少、收益大,项目节能效果明显,运行可靠,完全符合国家的节能减排政策。因此,对于水泥粉磨站、钢铁厂、污水处理厂等用水量大的给排水项目,本项目的技术方案具有良好的推广价值。

摘要：通过技改实例,分析了全频运行方式下水泥粉磨站供水方式的技术缺陷,阐述了变频供水节能技改方案的理论基础,深度剖析了变频转速控制流量的节能的方法。经实际运行证明,本技改方案科学、实用,节能效果明显。

关键词：水泥粉磨站,流量,节能

参考文献

[1]高孝纲.变频调速原理[M].北京:机械工业出版社,2011.